CN108600584B - 一种延长高速相机采集时长的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种延长高速相机采集时长的方法及系统，方法包括：对被测物进行成像以获得动态图像，并将动态图像聚焦形成光束；将光束进行分光处理以形成第一光束和第二光束；控制第一高速振镜使得第一光束投射在第一相机组中的一台高速相机的镜头，启动第一相机组中的一台高速相机对第一光束进行采集，同时，控制第二高速振镜使得第二光束投射在第二相机组中的一台高速相机的镜头；当第一相机组中的高速相机采集完成时，启动第二相机组中的高速相机对第二光束进行采集；导出第一相机组和第二相机组中高速相机采集的图像，对高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。本发明能够在采集到的图像无畸变和散焦的条件下，延长高速相机的采集时长。

Description

一种延长高速相机采集时长的方法及系统

技术领域

本发明涉及图像测量技术领域，更具体地，涉及一种延长高速相机采集时长的方法及系统。

背景技术

在科学研究与工程应用领域，经常使用高速相机采集冲击、爆炸等动态过程的图像，以便对此过程中发生的现象进行观察或对变形、速度等物理参量进行测量。在此过程中需要高速图像采集设备能够在极短时间内采集并记录大量的图像数据(～10⁴FPS，～10GB/s)。受到数据传输能力的限制，如此海量的数据无法实时地传输到相机外部的存储设备中而只能保存在相机内部的存储器中。受相机内部存储器容量限制，目前高速相机的采集时长在上述采集速度下通常为2～4s。而一些特殊动态过程(如材料与结构的失稳过程或空间复杂机构爆炸解锁展开等动态过程)耗时长达几十秒甚至上百秒，目前高速相机的采集时长远远不满足需求。

为延长图像采集时间，最直接的手段就是增加高速相机内部存储器的容量。但是一方面市面上绝大多数的高速相机并不支持内存扩展功能，另一方面即使是支持内存扩展，增加内存的成本也是非常昂贵的；即使有足够的经费增加内存，但是单台高速相机内存扩展的容量有上限(普遍为64GB)，也无法满足上述观测需求。

解决延长图像采集时间问题的另外一种手段是将多台高速相机进行组合，每台高速相机轮流记录一小段动态过程的图像数据，之后将所有数据在时间上进行拼接，组合成能够描述整个动态过程的图像数据，以达到延长拍摄时间的目的。但是，一方面这种方式需要将多台高速相机在不同角度对被测物进行拍摄，导致最终采集到的图像发生散焦和畸变；另一方面，在控制多台高速相机进行轮流图像采集时，相机与相机间存在启动时间差。这会导致多台相机采集到的图像序列在空间和时间上均无法组合成一套数据，不仅对观察现象造成影响，更会对测量造成极大的误差，甚至导致测量失败。

基于上述问题，本专利提供了一种延长高速相机采集时长的方法及系统，解决现有技术中单台高速相机采集时间短，多台相机数据无法组合导致的高速图像采集设备采集时长不足的问题。

发明内容

有鉴于此，本专利提供了一种延长高速相机采集时长的方法及系统，能够将多台相机数据在时间轴上进行拼接，从而解决了单台高速图像采集设备采集时长不足的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种延长高速相机采集时长的方法，应用于高速动态变形测量，包括：

对被测物进行成像以获得动态图像，并将所述动态图像聚焦形成光束；

将所述光束进行分光处理，以形成至少一束第一光束和至少一束第二光束；

第一高速振镜接收并反射所述第一光束，第二高速振镜接收并反射所述第二光束；

控制所述第一高速振镜的偏转角度，使得所述第一光束投射在第一相机组中的一台高速相机的镜头，启动所述第一相机组中的一台所述高速相机对所述第一光束进行采集，同时，控制所述第二高速振镜的偏转角度，使得所述第二光束投射在第二相机组中的一台高速相机的镜头，其中，所述第一相机组至少包括所述至少一台所述高速相机，所述第二相机组包括至少一台所述高速相机；

当所述第一相机组中的一台所述高速相机采集完成时，启动所述第二相机组中的所述高速相机对所述第二光束进行采集；

导出所述第一相机组和所述第二相机组中高速相机采集的图像，对所述高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。

可选地，所述第一相机组至少包括两台所述高速相机，所述第二相机组包括至少两台所述高速相机；

在所述第一相机组中的所述高速相机对所述第一光束进行采集的同时，控制所述第二高速振镜的偏转角度，使得所述第二光束投射在第二相机组中的一台高速相机的镜头，以使所述第一相机组中的所述高速相机采集完时，所述第二相机组中的所述高速相机对所述第二光束进行采集；

在所述第二相机组中的所述高速相机对所述第二光束进行采集的同时，控制所述第一高速振镜的偏振角度，使得所述第一光束投射在所述第一相机组中的一台所述高速相机的镜头，以使所述第二相机组中的所述高速相机采集完时，所述第一相机组中的所述高速相机对所述第一光束进行采集。

可选地，该方法还包括：信号发生单元发射一个正弦信号，驱动激光单元在被测物上投射一个光强随时间呈周期性正弦变化的光斑，所述光斑连续变化时长大于所述高速相机采集的总时长。

可选地，对被测物进行成像以获得动态图像，并将所述动态图像聚焦形成光束，进一步为：收集被测物的动态图像，并将所述动态图像聚焦形成光束，其中，所述动态图像包括所述光斑。

可选地，导出所述第一相机组和所述第二相机组中高速相机采集的图像，对所述高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接；进一步为：

导出所述第一相机组和所述第二相机组中高速相机采集的图像，依据采集的所述图像中的光斑灰度信息，对所述高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接，其中，不同采集时刻的所述光斑的灰度信息不同。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种延长高速相机采集时长的系统，应用于高速动态变形测量，包括：

成像模块，用于对被测物的动态图像进行成像以获得动态图像，并将动态图像聚焦形成光束。

分光模块，与所述成像模块相连接，用于接收所述光束，并将所述光束进行分光处理，以形成至少一束第一光束和至少一束第二光束，

第一高速振镜，接收并反射所述第一光束；

第二高速振镜，接收并反射所述第二光束；

第一相机组，包括至少一台高速相机，所述第一相机组中的高速相机对所述第一光束进行采集，

第二相机组，包括至少一台高速相机，所述第二相机组中的高速相机对所述第二光束进行采集；

控制模块，包括：振镜控制单元和相机控制单元，其中，所述振镜控制单元，分别与所述第一高速振镜和所述第二高速振镜相连接，用于控制所述第一高速振镜和所述第二高速振镜的偏转角度，以使所述第一高速振镜将所述第一光束反射至所述第一相机组中的所述高速相机的镜头，所述第二高速振镜将所述第二光束反射至所述第二相机组中的所述高速相机的镜头；所述相机控制单元，与所述第一相机组中的高速相机、所述第二相机组中的所述高速相机相连接，用于控制所述第一相机组中的所述高速相机的触发时刻，控制所述第二相机组中的所述高速相机的触发时刻；

图像拼接模块，分别与所述第一相机组中的各所述高速相机和所述第二相机组中的各所述高速相机相连接，用于导出所述第一相机组和所述第二相机组中的所述高速相机采集的图像，对所述高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。

可选地，所述第一相机组至少包括两台所述高速相机，所述第二相机组包括至少两台所述高速相机；

在所述第一相机组中的所述高速相机对所述第一光束进行采集的同时，控制所述第二高速振镜的偏转角度，使得所述第二光束投射在第二相机组中的一台高速相机的镜头，以使所述第一相机组中的所述高速相机采集完时，所述第二相机组中的所述高速相机对所述第二光束进行采集；

在所述第二相机组中的所述高速相机对所述第二光束进行采集的同时，控制所述第一高速振镜的偏振角度，使得所述第一光束投射在所述第一相机组中的一台所述高速相机的镜头，以使所述第二相机组中的所述高速相机采集完时，所述第一相机组中的所述高速相机对所述第一光束进行采集。

可选地，该系统还包括：对时模块，包括：信号发生单元和激光单元，其中，

所述信号发生单元，与所述激光单元相连接，用于发射一个正弦信号，并将所述正弦信号发送至所述激光单元；

所述激光单元，用于接收所述正弦信号，并根据所述正弦信号，向所述被测物上投射一个光强随时间呈周期性正弦变化的光斑，所述正弦光斑随所述被测物的动态图像一起传递给所述成像模块，其中，所述光斑连续变化时长大于所述高速相机采集的总时长。

可选地，所述成像模块，进一步为：收集被测物的动态图像，并将所述动态图像聚焦形成光束，其中，所述动态图像包括光强随时间变化的所述光斑。

可选地，所述图像拼接模块，进一步为：

所述图像拼接模块，分别与所述第一相机单元和所述第二相机单元相连接，用于导出所述第一相机单元和所述第二相机单元中高速相机采集的所述图像，依据采集的所述图像中的光斑灰度信息，对所述高速相机采集到的所述图像在时间轴上进行拼接。

与现有技术相比，本发明的延长高速相机采集时长的方法及系统，实现了如下的有益效果：

(1)本发明所述延长高速相机采集时长的方法及系统，通过采用分光镜让多台高速相机从同一视角对视场成像，实现每台高速相机采集到的图像无畸变和散焦，使得多台高速相机采集到的数据组合后与单台高速相机长时间采集的效果相同，从而达到延长高速相机采集时长的目的。

(2)本发明所述延长高速相机采集时长的方法及系统，通过在被测物上标记光强随时间正弦变化的光斑，使得每台高速相机采集的图像中均含有统一的时间信息。通过此信息将所有图像准确的拼接到同一个时间轴上，使得多台高速相机采集到的数据组合后与单台高速相机长时间采集的效果相同，从而达到延长高速相机采集时长的目的。

(3)本发明所述延长高速相机采集时长的方法及系统，在保证图像采集质量不受影响的基础上，通过简单调整光学器件数量和高速相机数量，可在一定范围内，随意延长高速相机的采集时长。另外，还可以多个不同型号、不同性能的高速相机进行随意组合，实现长时间的高速图像采集，从而大大的拓展高速相机在动态图像采集领域的应用范围。

当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例1中的延长高速相机采集时长的方法的流程示意图；

图2为本发明实施例2中的延长高速相机采集时长的方法的流程示意图；

图3为本发明实施例3的一种延长高速相机采集时长的系统的结构示意图；

图4为本发明实施例3中的另一种延长高速相机采集时长的系统的结构示意图；

图5为本发明实施例4的一种延长高速相机采集时长的系统的结构示意图；

图6为本发明实施例4中的另一种延长高速相机采集时长的系统的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例1

图1为本发明实施例1中的一种延长高速相机采集时长的方法的流程图。请参见图1，本实施例提供了一种延长高速相机采集时长的方法，应用于高速动态变形测量，包括：

步骤S101、对被测物进行成像以获得动态图像，并将动态图像聚焦形成光束。

步骤S102、将光束进行分光处理，以形成至少一束第一光束和至少一束第二光束。可选地，可以采用分光镜对光束进行分光处理，此时，第一光束为反射光束，第二光束为透射光束，或者，第一光束为透射光束，第二光束为反射光束。而且，第一光束和第二光束由同一光束分光获得，能够保证第一光束和第二光束成像相同。需要说明的是，在进行分光处理时，并不限制仅进行一次分光，但是，必须保证分光处理后的光束的亮度，以避免采集到的图像过暗而无法识别。

步骤S103、第一高速振镜接收并反射第一光束，第二高速振镜接收并反射第二光束。通过高速振镜将第一光束、第二光束进行反射，以使得反射后的第一光束、第二光束能够被高速相机采集到。

步骤S104、控制第一高速振镜的偏转角度，使得第一光束投射在第一相机组中的一台高速相机的镜头，启动第一相机组中的一台高速相机对第一光束进行采集，同时，控制第二高速振镜的偏转角度，使得第二光束投射在第二相机组中的一台高速相机的镜头，其中，第一相机组至少包括至少一台高速相机，第二相机组包括至少一台高速相机。

步骤S105、当第一相机组中的一台高速相机采集完成时，启动第二相机组中的高速相机对第二光束进行采集。需要说明的是，本发明所说的“第一高速相机采集完成时”并非绝对限制为第一高速相机采集完成的那一刻，这是由于高速相机的启动需要启动时间，为了避免高速相机的启动时间使得第一高速相机和第二高速相机之间的图像之间有一个较大的时间差，而导致一些信息无法被采集到，通常在第一高速相机采集将近完成(第一相机组中的高速相机的采集完成度大于90％)时，就启动第二高速相机，以保证第一高速相机和第二高速相机在时间轴上能够衔接的。

步骤S106、导出第一相机组和第二相机组中高速相机采集的图像，对各高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。

本实施例提供的延长高速相机采集时长的方法，能够将至少两台高速相机拍摄的图像在时间轴上进行拼接，实现了延长高速相机采集时长的目的；而且第一光束和第二光束由同一光束分光获得，能够保证第一光束和第二光束成像相同，能够保证所有高速相机从同一视角对被测物进行采集，防止最终采集到的图像发生散焦和畸变。

在一些可选的实施方式中，可以采用如下方法实现各高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接：信号发生单元发射一个正弦信号，驱动激光单元在被测物上投射一个光强随时间呈周期性正弦变化的光斑，光斑连续变化时长大于高速相机采集的总时长，需要说明的是，在本发明中，高速相机采集的总时长为参与图像采集的各高速相机的采集时长之和。正弦信号在相机的拍摄时间内的不同时刻具有不同的光强，因此，通过识别这个光斑的灰度来判断图像采集的时间。基于此，对被测物进行成像以获得动态图像，并将动态图像聚焦形成光束，进一步为：收集被测物的动态图像，并将动态图像聚焦形成光束，其中，动态图像包括光斑。光斑与被测物一同被采集到，以使高速相机采集到的图像上能够包括光斑，进而能够通过对光斑的识别来判断图像的采集时间。

在一些可选的实施方式中，导出第一相机组和第二相机组中高速相机采集的图像，对高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接；进一步为：导出第一相机组和第二相机组中高速相机采集的图像，依据采集的图像中的光斑灰度信息，对高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接，其中，不同采集时刻的光斑的灰度信息不同。采用通过对光斑在不同时刻的灰度信息不同，能够对图像的采集时刻进行判断，从而确定图像的采集时刻，进而将图像在时间轴上进行拼接。

实施例2

图2为本发明实施例2中的一种延长高速相机采集时长的方法的流程图。请参见图2，本实施例提供了一种延长高速相机采集时长的方法，应用于高速动态变形测量，包括：

步骤S201、对被测物进行成像以获得动态图像，并将动态图像聚焦形成光束。

步骤S202、将光束进行分光处理，以形成至少一束第一光束和至少一束第二光束。可选地，可以采用分光镜对光束进行分光处理，此时，第一光束为反射光束，第二光束为透射光束，或者，第一光束为透射光束，第二光束为反射光束。而且，第一光束和第二光束由同一光束分光获得，能够保证第一光束和第二光束成像相同。需要说明的是，在进行分光处理时，并不限制仅进行一次分光，但是，必须保证分光处理后的光束的亮度，以避免采集到的图像过暗而无法识别。

步骤S203、第一高速振镜接收并反射第一光束，第二高速振镜接收并反射第二光束。通过高速振镜将第一光束、第二光束进行反射，以使得反射后的第一光束、第二光束能够被高速相机采集到。

步骤S204、控制第一高速振镜的偏转角度，使得第一光束投射在第一相机组中的一台高速相机的镜头，启动第一相机组中的一台高速相机对第一光束进行采集，同时，控制第二高速振镜的偏转角度，使得第二光束投射在第二相机组中的一台高速相机的镜头，其中，第一相机组至少包括至少两台高速相机，第二相机组包括至少两台高速相机。

步骤S205、当第一相机组中的一台高速相机采集完成时，启动第二相机组中的高速相机对第二光束进行采集；在第二相机组中的高速相机对第二光束进行采集的同时，控制第一高速振镜的偏振角度，使得第一光束投射在第一相机组中的一台高速相机的镜头，以使第二相机组中的高速相机采集完时，第一相机组中的高速相机对第一光束进行采集。需要说明的是，本发明所说的“第一高速相机采集完成时”并非绝对限制为第一高速相机采集完成的那一刻，这是由于高速相机的启动需要启动时间，为了避免高速相机的启动时间使得第一高速相机和第二高速相机之间的图像之间有一个较大的时间差，而导致一些信息无法被采集到，通常在第一高速相机采集将近完成(第一相机组中的高速相机的采集完成度大于90％)时，就启动第二高速相机，以保证第一高速相机和第二高速相机在时间轴上能够衔接的。

步骤S206、导出第一相机组和第二相机组中高速相机采集的图像，对各高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。

需要说明的是，步骤S205和步骤S206可以多次循环进行，直至第一相机组和第二相机组中的各台高速相机均完成图像采集。

本实施例提供的延长高速相机采集时长的方法，每个相机组中都包括至少两台高速相机，能够将多台高速相机拍摄的图像在时间轴上进行拼接，实现了延长高速相机采集时长的目的；而且第一光束和第二光束由同一光束分光获得，能够保证第一光束和第二光束成像相同，能够保证所有高速相机从同一视角对被测物进行采集，防止最终采集到的图像发生散焦和畸变；当然，每个相机组中的高速相机的台数越多，采集时长越长，假设每台高速相机的采集时长均相等，且一台高速相机采集完成另一台高速相机立即进行图像采集，则采集总时长等于高速相机的台数乘以一台高速相机的采集时长。

在一些可选的实施方式中，可以采用如下方法实现各高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接：信号发生单元发射一个正弦信号，驱动激光单元在被测物上投射一个光强随时间呈周期性正弦变化的光斑，光斑的连续变化时长大于高速相机采集的总时长，需要说明的是，在本发明中，高速相机采集的总时长为参与图像采集的各高速相机的采集时长之和。正弦信号在相机的拍摄时间内的不同时刻具有不同的光强，因此，通过识别这个光斑的灰度来判断图像采集的时间。基于此，对被测物进行成像以获得动态图像，并将动态图像聚焦形成光束，进一步为：收集被测物的动态图像，并将动态图像聚焦形成光束，其中，动态图像包括光斑。光斑与被测物一同被采集到，以使高速相机采集到的图像上能够包括光斑，进而能够通过对光斑的识别来判断图像的采集时间。

在一些可选的实施方式中，导出第一相机组和第二相机组中高速相机采集的图像，对高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接；进一步为：导出第一相机组和第二相机组中高速相机采集的图像，依据采集的图像中的光斑灰度信息，对高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接，其中，不同采集时刻的光斑的灰度信息不同。采用通过对光斑在不同时刻的灰度信息不同，能够对图像的采集时刻进行判断，从而确定图像的采集时刻，进而将图像在时间轴上进行拼接。

实施例3

图3为本发明实施例3中的一种延长高速相机采集时长的系统的结构示意图。请参见图3，本实施例提供了一种延长高速相机采集时长的系统，应用于高速动态变形测量，包括：

成像模块1，用于对被测物的动态图像进行成像以获得动态图像，并将动态图像聚焦形成光束。

分光模块2，与成像模块1相连接，用于接收光束，并将光束进行分光处理，以形成至少一束第一光束和至少一束第二光束。

第一高速振镜3，接收并反射第一光束；

第二高速振镜4，接收并反射第二光束。

第一相机组5包括至少一台高速相机，第一相机组中的高速相机对第一光束进行采集；

第二相机组6包括至少一台高速相机，第二相机组中的高速相机对第二光束进行采集。

控制模块7，包括：振镜控制单元71和相机控制单元72，其中，振镜控制单元71，分别与第一高速振镜34和第二高速振镜4相连接，用于控制第一高速振镜3和第二高速振镜4的偏转角度，以使第一高速振镜3将第一光束反射至第一相机组6中的高速相机的镜头，第二高速振镜4将第二光束反射至第二相机组6中的高速相机的镜头；相机控制单元72，与第一相机组5中的高速相机、第二相机组6中的高速相机相连接，用于控制第一相机组5中的高速相机的触发时刻，控制第二相机组6中的高速相机对的触发时刻。

图像拼接模块8，分别与第一相机组5中的各高速相机、第二相机组6中的各高速相机相连接，用于导出第一相机组5和第二相机组6中的高速相机采集的图像，对高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。

本实施例提供的延长高速相机采集时长的系统，能够将多台高速相机拍摄的图像在时间轴上进行拼接，实现了延长高速相机采集时长的目的；而且第一光束和第二光束由同一光束分光获得，能够保证第一光束和第二光束成像相同，能够保证所有高速相机从同一视角对被测物进行采集，防止最终采集到的图像发生散焦和畸变。

图4为本发明实施例3中的另一种延长高速相机采集时长的系统的结构示意图。请参见图4，在一些可选的实施方式中，本实施例提供的系统，还包括对时模块9，对时模块9包括：信号发生单元91和激光单元92，其中，信号发生单元91，与激光单元92相连接，用于发射一个正弦信号，并将正弦信号发送至激光单元；激光单元92，用于接收正弦信号，并根据正弦信号，向被测物上投射一个光强随时间呈周期性正弦变化的光斑，正弦光斑随被测物的动态图像一起传递给成像模块1，其中，光斑连续变化时长大于高速相机采集的总时长，需要说明的是，在本发明中，高速相机采集的总时长为参与图像采集的各高速相机的采集时长之和。正弦信号在相机的拍摄时间内的不同时刻具有不同的光强，因此，通过识别这个光斑的灰度来判断图像采集的时间。基于此，成像模块，收集被测物的动态图像，并将动态图像聚焦形成光束，其中，动态图像包括光强随时间变化的光斑。光斑与被测物一同被采集到，以使高速相机采集到的图像上能够包括光斑，进而能够通过对光斑的识别来判断图像的采集时间。

在一些可选的实施方式中，图像拼接模块，进一步为：图像拼接模块，分别与第一相机单元和第二相机单元相连接，用于导出第一相机单元和第二相机单元中高速相机采集的图像，依据采集的图像中的光斑灰度信息，对高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。采用通过对光斑在不同时刻的灰度信息不同，能够对图像的采集时刻进行判断，从而确定图像的采集时刻，进而将图像在时间轴上进行拼接。

实施例4

图5为本发明实施例3中的一种延长高速相机采集时长的系统的结构示意图。请参见图5，本实施例提供了一种延长高速相机采集时长的系统，应用于高速动态变形测量，包括：

成像模块1，用于对被测物的动态图像进行成像以获得动态图像，并将动态图像聚焦形成光束。

分光模块2，与成像模块1相连接，用于接收光束，并将光束进行分光处理，以形成至少一束第一光束和至少一束第二光束。

第一高速振镜3，接收并反射第一光束；

第二高速振镜4，接收并反射第二光束。

第一相机组5包括至少两台高速相机，第一相机组5中的高速相机对第一光束进行采集，至少两台高速相机包括高速相机51和高速相机52；

第二相机组6包括至少两台高速相机，第二相机组6中的高速相机对第二光束进行采集，至少两台高速相机包括高速相机61和高速相机62。

控制模块7，包括：振镜控制单元71和相机控制单元72，其中，振镜控制单元71，分别与第一高速振镜34和第二高速振镜4相连接，用于控制第一高速振镜3和第二高速振镜4的偏转角度，以使第一高速振镜3将第一光束反射至第一相机组6中的高速相机的镜头，第二高速振镜4将第二光束反射至第二相机组6中的高速相机的镜头；相机控制单元72，与第一相机组5中的高速相机、第二相机组6中的高速相机相连接，用于控制第一相机组5中的高速相机的触发时刻，控制第二相机组6中的高速相机对的触发时刻。具体地，在第一相机组中的高速相机51对第一光束进行采集的同时，控制第二高速振镜4的偏转角度，使得第二光束投射在第二相机组6中的高速相机61的镜头，以使第一相机组中5的高速相机51采集完时，第二相机组6中的高速相机61对第二光束进行采集；在第二相机组6中的高速相机61对第二光束进行采集的同时，控制第一高速振镜3的偏振角度，使得第一光束投射在第一相机组5中的一台高速相机52的镜头，以使第二相机组6中的高速相机61采集完时，第一相机组5中的高速相机52对第一光束进行采集。依据上述方式，依次控制第一相机组中的各高速相机和第二相机组中的各高速相机对被测物进行图像采集。

图像拼接模块8，分别与第一相机组5中的各高速相机、第二相机组6中的各高速相机相连接，用于导出第一相机组5和第二相机组6中的高速相机采集的图像，对高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。

本实施例提供的延长高速相机采集时长的系统，能够将多台高速相机拍摄的图像在时间轴上进行拼接，实现了延长高速相机采集时长的目的；而且第一光束和第二光束由同一光束分光获得，能够保证第一光束和第二光束成像相同，能够保证所有高速相机从同一视角对被测物进行采集，防止最终采集到的图像发生散焦和畸变；当然，每个相机组中的高速相机的台数越多，采集时长越长，假设每台高速相机的采集时长均相等，且一台高速相机采集完成另一台高速相机立即进行图像采集，则采集总时长等于高速相机的台数乘以一台高速相机的采集时长。

图6为本发明实施例3中的另一种延长高速相机采集时长的系统的结构示意图。请参见图6，本实施例提供的系统，还包括对时模块9，对时模块9包括：信号发生单元91和激光单元92，其中，信号发生单元91，与激光单元92相连接，用于发射一个正弦信号，并将正弦信号发送至激光单元；激光单元92，用于接收正弦信号，并根据正弦信号，向被测物上投射一个光强随时间呈周期性正弦变化的光斑，正弦光斑随被测物的动态图像一起传递给成像模块1，其中，光斑连续变化时长大于高速相机采集的总时长，需要说明的是，在本发明中，高速相机采集的总时长为参与图像采集的各高速相机的采集时长之和。正弦信号在相机的拍摄时间内的不同时刻具有不同的光强，因此，通过识别这个光斑的灰度来判断图像采集的时间。基于此，成像模块，收集被测物的动态图像，并将动态图像聚焦形成光束，其中，动态图像包括光强随时间变化的光斑。光斑与被测物一同被采集到，以使高速相机采集到的图像上能够包括光斑，进而能够通过对光斑的识别来判断图像的采集时间。

在一些可选的实施方式中，图像拼接模块，进一步为：图像拼接模块，分别与第一相机单元和第二相机单元相连接，用于导出第一相机单元和第二相机单元中高速相机采集的图像，依据采集的图像中的光斑灰度信息，对高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。采用通过对光斑在不同时刻的灰度信息不同，能够对图像的采集时刻进行判断，从而确定图像的采集时刻，进而将图像在时间轴上进行拼接。

在一些可选的实施方式中，图像拼接模块，进一步为：图像拼接模块，分别与第一相机组和第二相机组相连接，用于导出第一相机组和第二相机组中高速相机采集的图像，依据采集的图像中的光斑灰度信息，对高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。

与现有技术相比，本发明的延长高速相机采集时长的方法及系统，实现了如下的有益效果：

(1)本发明所述延长高速相机采集时长的方法及系统，通过采用分光镜让多台高速相机从同一视角对视场成像，实现每台高速相机采集到的图像无畸变和散焦，使得多台高速相机采集到的数据组合后与单台高速相机长时间采集的效果相同，从而达到延长高速相机采集时长的目的。

(2)本发明所述延长高速相机采集时长的方法及系统，通过在被测物上标记光强随时间正弦变化的光斑，使得每台高速相机采集的图像中均含有统一的时间信息。通过此信息将所有图像准确的拼接到同一个时间轴上，使得多台高速相机采集到的数据组合后与单台高速相机长时间采集的效果相同，从而达到延长高速相机采集时长的目的。

(3)本发明所述延长高速相机采集时长的方法及系统，在保证图像采集质量不受影响的基础上，通过简单调整光学器件数量和高速相机数量，可在一定范围内，随意延长高速相机的采集时长。另外，还可以多个不同型号、不同性能的高速相机进行随意组合，实现长时间的高速图像采集，从而大大的拓展高速相机在动态图像采集领域的应用范围。

当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种延长高速相机采集时长的方法，应用于高速动态变形测量，其特征在于，包括：

对被测物进行成像以获得动态图像，并将所述动态图像聚焦形成光束；

将所述光束进行分光处理，以形成至少一束第一光束和至少一束第二光束；

第一高速振镜接收并反射所述第一光束，第二高速振镜接收并反射所述第二光束；

控制所述第一高速振镜的偏转角度，使得所述第一光束投射在第一相机组中的一台高速相机的镜头，启动所述第一相机组中的一台所述高速相机对所述第一光束进行采集，其中，所述第一相机组至少包括两台所述高速相机；

在所述第一相机组中的所述高速相机对所述第一光束进行采集的同时，控制所述第二高速振镜的偏转角度，使得所述第二光束投射在第二相机组中的一台高速相机的镜头，以使所述第一相机组中的所述高速相机采集完时，所述第二相机组中的所述高速相机对所述第二光束进行采集；其中，所述第二相机组至少包括两台所述高速相机；

在所述第二相机组中的所述高速相机对所述第二光束进行采集的同时，控制所述第一高速振镜的偏振角度，使得所述第一光束投射在所述第一相机组中的一台所述高速相机的镜头，以使所述第二相机组中的所述高速相机采集完时，所述第一相机组中的所述高速相机对所述第一光束进行采集；

导出所述第一相机组和所述第二相机组中高速相机采集的图像，对所述高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。

2.根据权利要求1所述的延长高速相机采集时长的方法，其特征在于，还包括：

信号发生单元发射一个连续的正弦信号，驱动激光单元在被测物上投射一个光强随时间呈周期性正弦变化的光斑，所述光斑连续变化时长大于所述高速相机采集的总时长。

3.根据权利要求2所述的延长高速相机采集时长的方法，其特征在于，对被测物进行成像以获得动态图像，并将所述动态图像聚焦形成光束，进一步为：

收集被测物的动态图像，并将所述动态图像聚焦形成光束，其中，所述动态图像包括所述光斑。

4.根据权利要求3所述的延长高速相机采集时长的方法，其特征在于，导出所述第一相机组和所述第二相机组中高速相机采集的图像，对所述高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接；进一步为：

导出所述第一相机组和所述第二相机组中高速相机采集的图像，依据采集的所述图像中的光斑灰度信息，对所述高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接，其中，不同采集时刻的所述光斑的灰度信息不同。

5.一种延长高速相机采集时长的系统，应用于高速动态变形测量，其特征在于，包括：

成像模块，用于对被测物的动态图像进行成像以获得动态图像，并将动态图像聚焦形成光束；

分光模块，与所述成像模块相连接，用于接收所述光束，并将所述光束进行分光处理，以形成至少一束第一光束和至少一束第二光束，

第一高速振镜，接收并反射所述第一光束；

第二高速振镜，接收并反射所述第二光束；

第一相机组，包括至少两台高速相机，所述第一相机组中的高速相机对所述第一光束进行采集，

第二相机组，包括至少两台高速相机，所述第二相机组中的高速相机对所述第二光束进行采集；

控制模块，包括：振镜控制单元和相机控制单元，其中，所述振镜控制单元，分别与所述第一高速振镜和所述第二高速振镜相连接，用于控制所述第一高速振镜和所述第二高速振镜的偏转角度，以使所述第一高速振镜将所述第一光束反射至所述第一相机组中的所述高速相机的镜头，所述第二高速振镜将所述第二光束反射至所述第二相机组中的所述高速相机的镜头；所述相机控制单元，与所述第一相机组中的高速相机、所述第二相机组中的所述高速相机相连接，用于控制所述第一相机组中的所述高速相机的触发时刻，控制所述第二相机组中的所述高速相机的触发时刻；

在所述第一相机组中的所述高速相机对所述第一光束进行采集的同时，所述振镜控制单元控制所述第二高速振镜的偏转角度，使得所述第二光束投射在第二相机组中的一台高速相机的镜头，以使所述第一相机组中的所述高速相机采集完时，所述相机控制单元启动所述第二相机组中的所述高速相机对所述第二光束进行采集；

在所述第二相机组中的所述高速相机对所述第二光束进行采集的同时，所述振镜控制单元控制所述第一高速振镜的偏振角度，使得所述第一光束投射在所述第一相机组中的一台所述高速相机的镜头，以使所述第二相机组中的所述高速相机采集完时，所述相机控制单元启动所述第一相机组中的所述高速相机对所述第一光束进行采集；

图像拼接模块，分别与所述第一相机组中的各所述高速相机和所述第二相机组中的各所述高速相机相连接，用于导出所述第一相机组和所述第二相机组中的所述高速相机采集的图像，对所述高速相机采集到的图像在时间轴上进行拼接。

6.根据权利要求5所述的延长高速相机采集时长的系统，其特征在于，还包括：

对时模块，包括：信号发生单元和激光单元，其中，

所述信号发生单元，与所述激光单元相连接，用于发射一个正弦信号，并将所述正弦信号发送至所述激光单元；

所述激光单元，用于接收所述正弦信号，并根据所述正弦信号，向所述被测物上投射一个光强随时间呈周期性正弦变化的光斑，所述正弦光斑随所述被测物的动态图像一起传递给所述成像模块，其中，所述光斑连续变化时长大于所述高速相机采集的总时长。

7.根据权利要求6所述的延长高速相机采集时长的系统，其特征在于，所述成像模块，进一步为：收集被测物的动态图像，并将所述动态图像聚焦形成光束，其中，所述动态图像包括光强随时间变化的所述光斑。

8.根据权利要求7所述的延长高速相机采集时长的系统，其特征在于，所述图像拼接模块，进一步为：

所述图像拼接模块，分别与所述第一相机单元和所述第二相机单元相连接，用于导出所述第一相机单元和所述第二相机单元中高速相机采集的所述图像，依据采集的所述图像中的光斑灰度信息，对所述高速相机采集到的所述图像在时间轴上进行拼接。